嵌入式Linux：获取进程时间

进程时间是指进程从创建到当前时刻所使用的CPU资源的总时间。为了记录和分析，内核将CPU时间（进程时间）分为以下两个部分：

用户CPU时间：进程在用户空间（用户态）运行时所花费的CPU时间。有时也称为虚拟时间（virtual time）。
系统CPU时间：进程在内核空间（内核态）运行时所花费的CPU时间。这是内核执行系统调用或代表进程执行其他任务（例如，处理页错误）所花费的时间。

通常，进程时间是指用户CPU时间和系统CPU时间的总和，即进程使用的总CPU时间。

提示：进程时间不等于程序的整个生命周期所消耗的时间。如果进程处于休眠状态（进程被挂起，不会得到系统调度），它不会使用CPU资源，因此休眠时间不计入进程时间。

在Linux系统中，获取进程时间的两种常用方法是使用times函数和clock函数。这些函数允许程序获取进程的CPU时间，以进行性能分析和优化。

times 函数：

用于获取进程及其子进程的用户和系统CPU时间。
返回从系统启动到调用时的时钟滴答数。
struct tms 结构用于存储具体时间信息。

clock 函数：

用于获取程序的用户和系统CPU时间。
返回从程序启动到调用时的时钟滴答数。
通过将返回值除以CLOCKS_PER_SEC可以得到秒数。

1、`times`函数

times函数用于获取当前进程及其子进程的CPU时间。

函数原型如下：

#include <sys/times.h>
 
clock_t times(struct tms *buf);

参数：

buf：指向struct tms结构的指针，用于存储进程时间信息。

返回值：

返回从系统启动到调用times函数时的时钟滴答数（clock ticks）。
失败时返回(clock_t)-1，并设置errno来指示错误。

struct tms 结构：

struct tms {
    clock_t tms_utime;  /* 用户CPU时间 */
    clock_t tms_stime;  /* 系统CPU时间 */
    clock_t tms_cutime; /* 已终止的子进程的用户CPU时间 */
    clock_t tms_cstime; /* 已终止的子进程的系统CPU时间 */
};

示例如下：

#include <stdio.h>
#include <sys/times.h>
#include <unistd.h>
 
int main() {
    struct tms t;
    clock_t start, end;
 
    start = times(&t);
    if (start == (clock_t)-1) {
        perror("times");
        return 1;
    }
 
    // 模拟一些工作负载
    for (volatile int i = 0; i < 100000000; i++);
 
    end = times(&t);
    if (end == (clock_t)-1) {
        perror("times");
        return 1;
    }
 
    long ticks_per_second = sysconf(_SC_CLK_TCK);
 
    printf("User time: %lf seconds\n", (double)t.tms_utime / ticks_per_second);
    printf("System time: %lf seconds\n", (double)t.tms_stime / ticks_per_second);
    printf("Child user time: %lf seconds\n", (double)t.tms_cutime / ticks_per_second);
    printf("Child system time: %lf seconds\n", (double)t.tms_cstime / ticks_per_second);
 
    return 0;
}

2、`clock`函数

clock函数用于获取程序的用户CPU时间。

函数原型如下：

#include <time.h>
 
clock_t clock(void);

返回值：

返回程序使用的用户和系统CPU时间的时钟滴答数（clock ticks）。
失败时返回(clock_t)-1，并设置errno来指示错误。

示例如下：

#include <stdio.h>
#include <time.h>
 
int main() {
    clock_t start, end;
    double cpu_time_used;
 
    start = clock();
    if (start == (clock_t)-1) {
        perror("clock");
        return 1;
    }
 
    // 模拟一些工作负载
    for (volatile int i = 0; i < 100000000; i++);
 
    end = clock();
    if (end == (clock_t)-1) {
        perror("clock");
        return 1;
    }
 
    cpu_time_used = ((double) (end - start)) / CLOCKS_PER_SEC;
 
    printf("CPU time used: %f seconds\n", cpu_time_used);
 
    return 0;
}

这两个函数在进行程序性能分析和调试时非常有用，可以帮助开发者了解程序的CPU时间消耗情况。

作者：不脱发的程序猿。来源：CSDN 原文（CC BY-SA 4.0）。